В разгар боёв на Карельском перешейке в начале 1940 года Военный совет Северо-Западного фронта направил в Москву настоятельную просьбу о создании тяжёлого штурмового средства, способного эффективно поражать укреплённые сооружения линии Маннергейма. Танки КВ-1, оснащённые 76-мм пушкой Л-11, показывали удовлетворительные результаты при подавлении огневых точек, но оказались недостаточно мощными против железобетонных дотов. Требовалась машина, способная действовать как мобильная артиллерийская платформа — снарядный таран, способный разрушать укрепления с близкой дистанции. В январе 1940 года Кировский завод получил задание установить 152-мм гаубицу М-10 на шасси КВ-1. Конструкторское бюро СКБ-2 под руководством Жозефа Котина было переведено на усиленный режим работы: инженерный состав трудился по 16–18 часов в сутки, были введены казарменные условия, а графики проектирования и сборки сжаты до предела. В кратчайшие сроки началась разработка боевой машины нового типа — тяжёлой самоходной артиллерийской установки, предназначенной для прорыва долговременной обороны противника.
Выбор артиллерийского вооружения пал на 152-мм гаубицу М-10 — мощное, но громоздкое орудие с крупной казённой частью, которая попросту не помещалась в стандартную башню танка КВ-1. Для её установки была разработана новая, увеличенная башня МТ-1, получившая в войсках прозвище «большая башня». По своей массе и объёму она напоминала водонапорную будку, установленную на гусеничное шасси. Чтобы избежать сложной и длительной переделки корпуса, разработчики сохранили прежний погон башни, что позволило быстро ввести машину в серию — но ценой конструктивных компромиссов.
Увеличенная масса конструкции привела к росту боевого веса до 52 тонн — против 45 у серийного КВ-1. Новый дизельный двигатель В-2К мощностью 600 л.с. компенсировал возросшую нагрузку лишь частично. Тем не менее, машина сохраняла высокую степень защиты: броня корпуса и башни составляла 75 мм по лобу и бортам, а маска орудия достигала толщины 110 мм — серьёзное препятствие для большинства противотанковых средств своего времени. Однако основным элементом, определявшим боевое предназначение танка, оставалась гаубица. Для установки в башню была модифицирована версия М-10 — под индексом М-10Т. Несмотря на уравновешивание в цапфах, общий центр тяжести башни сместился, что вызвало значительные проблемы с поворотным механизмом: электромотор поворота часто выходил из строя при крене или не справлялся с нагрузкой.
Наведение орудия представляло собой сложный и многоступенчатый процесс: сначала производился грубый разворот всей башни, затем следовала точная подводка ствола вручную, в пределах нескольких градусов. Заряжание было раздельным и требовало усилий двух человек, работающих в тесном, неуютном внутреннем пространстве башни, пропитанной запахом пороха. Боекомплект составлял 36 выстрелов, изначально — исключительно осколочно-фугасных снарядов ОФ-530, предназначенных для разрушения укреплений. Однако уже в ходе боёв стало ясно, что необходимы специальные бетонобойные боеприпасы, которые были оперативно введены в номенклатуру. Для загрузки массивных снарядов и облегчения доступа экипажа в корме башни была предусмотрена специальная дверь, ставшая визитной карточкой танка.10 февраля 1940-го. Территория Кировского завода. Первый выстрел опытного образца. Грохот. И… дульная крышка – хитроумная затея против мусора в стволе – срывается и улетает в неизвестность. Символично. Лишнее. На войне нет места изящным излишествам. На втором прототипе крышки не ставили. Испытания – неделя. И уже 17 февраля оба «танка с большой башней» рванули на фронт, навстречу граниту и стали линии Маннергейма.
Боевой дебют нового тяжёлого танка состоялся ещё до его официального принятия на вооружение. В ходе заключительного этапа Советско-финской кампании 1940 года экипажи экспериментальных машин с 152-мм гаубицами продемонстрировали разрушительную эффективность при штурме укреплённых позиций. Один из командиров, старший лейтенант Э.Ф. Глушак, в рапорте указывал: «Пять выстрелов — и проход в надолбах шириной восемь метров готов». Прицельные попадания бетонобойными снарядами превращали железобетонные ДОТы противника в груду щебня. В одном из эпизодов на броне машины после боя насчитали 48 вмятин от попаданий — но не одной пробоины, что лишь подтвердило надёжность защиты.
Особенностью действия бетонобойного боеприпаса М-10Т было пробитие защитной преграды с последующим взрывом внутри сооружения, что обеспечивало максимальный разрушительный эффект. Визуально это воспринималось скорее как демонстрация грубой сокрушающей силы, чем как классическая артиллерийская стрельба. Эффективность машины произвела сильное впечатление на представителей командования. Наркомат обороны, убедившись в боевых возможностях новой техники, ускорил процесс принятия на вооружение: в начале 1941 года танк с башней МТ-1 был официально утверждён под обозначением КВ-2.
Параллельно шло усовершенствование конструкции: громоздкая башня МТ-1, вызывавшая нарекания по силуэту и массе, была переработана в более компактный вариант МТ-2 с прямоугольным лбом и пониженным профилем. Серийное производство КВ-2 было развёрнуто на Кировском заводе в Ленинграде. По различным данным, до прекращения выпуска летом 1941 года было изготовлено около 330–340 единиц. Несмотря на относительно скромное количество, этих машин оказалось достаточно, чтобы занять особое место в военном сознании — как символ подавляющей огневой мощи и средства психологического воздействия на противника.
Июнь 1941 года. В ходе начального этапа германского наступления немецкие бронетанковые соединения столкнулись с тяжёлыми танками КВ-2, которые оказались практически неуязвимыми для большинства штатных противотанковых средств. В донесении командира 11-го танкового полка от 25 июня отмечалось: «Русские 52-тонные тяжёлые танки показали, что они почти нечувствительны к огню наших 105-мм орудий…» Бронебойные снаряды калибров 37 и 50 мм, широко применявшиеся в частях вермахта, не пробивали броню КВ-2. Даже орудия калибра 105 мм часто не обеспечивали надёжного поражения цели. 150-мм фугасные снаряды полевых гаубиц могли нанести внешние повреждения, но не гарантировали выведения танка из строя. На практике единственным эффективным средством борьбы с КВ-2 стали 88-мм зенитные орудия FlaK 18, однако их расчёты несли тяжёлые потери при попытке поразить тяжёлый танк на малой дистанции.
Существует документально подтверждённый эпизод в районе города Расеняй (Литва), где один танк КВ-2 в течение суток задерживал продвижение немецкой моторизованной колонны, занимая позицию на шоссе и ведя огонь по бронетехнике, артиллерии и пехоте противника. Все попытки уничтожить его средствами полковой и дивизионной артиллерии, танками и инженерными подразделениями оказались безрезультатными до тех пор, пока танк не исчерпал боекомплект и не был выведен из строя в результате обстрела с нескольких направлений. Данный случай стал одним из наиболее известных примеров боевого применения КВ-2, продемонстрировав его исключительную живучесть и огневую мощь в условиях оборонительного боя.
Тяжёлый танк КВ-2 имел ряд существенных эксплуатационных недостатков, которые резко ограничивали его боевую эффективность в условиях затяжённых и манёвренных операций. Одной из главных технических проблем была ненадёжная трансмиссия, испытывавшая чрезмерную нагрузку из-за массы башни и общего боевого веса машины. Кроме того, КВ-2 отличался чрезвычайно высоким расходом топлива — до 600–700 литров на 100 километров при движении по шоссе, что делало его крайне уязвимым с точки зрения обеспечения.
Ситуация усугублялась тяжёлым положением тыловых служб РККА в первые недели войны: снабжение топливом, запчастями и средствами эвакуации было дезорганизовано или отсутствовало вовсе. В результате 4-я танковая дивизия, действовавшая в западных районах СССР, в течение двух недель потеряла 22 танка КВ-2, из которых лишь пять были выведены из строя в бою. Остальные были оставлены экипажами из-за поломок или нехватки горючего и впоследствии подорваны, чтобы избежать захвата противником. Таким образом, главной причиной потерь стали не тактические недостатки конструкции, как неспособность армейской логистики обеспечить эксплуатацию тяжёлой техники в условиях стремительного отступления.
К 1943 году оставшиеся в строю танки КВ-2 были морально устаревшими и всё реже применялись по прямому назначению. Значительная часть уцелевших машин была переоборудована в тяжёлые эвакуационные тягачи: мощный дизельный двигатель В-2К позволял использовать их для буксировки подбитой бронетехники с поля боя. Несколько трофейных экземпляров КВ-2 были захвачены немецкими войсками и получили обозначение PzKpfw KV-II 754(r). Они использовались ограниченно, в основном в учебных целях или для пропагандистских демонстраций. Последняя зафиксированная потеря такого трофея произошла в 1945 году в ходе боёв за Кёнигсберг.